CN1062207A

CN1062207A - 耐腐蚀电远传高压流量计

Info

Publication number: CN1062207A
Application number: CN 92108003
Authority: CN
Inventors: 聂成勋; 邓文郁; 薛尚清; 邹泽培; 罗平
Original assignee: JIUDA SALT (GROUP) CO SICHUAN
Current assignee: JIUDA SALT (GROUP) CO SICHUAN
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1992-06-24

Abstract

一种耐腐蚀电远传高压流量计，由传感检测单元、讯号转换单元、微处理机系统和电源系统组成。应用微处理机进行远距离控制安装在高压流体管线中的磁电传感检测器，并对流过测量段的流体进行流量采样，然后按设定程序将采样电讯号数据处理显示和按设定格式定时打印出流体的瞬时流量和累计流量。本流量计可用于盐业、化工、轻工、石油等行业对含有酸、碱性和腐蚀性的流体如盐卤水的远传流量测量。具有耐腐蚀性强、传输快、测量精度高的特点。

Description

本发明耐腐蚀电远传高压流量计，涉及流体计量仪表技术领域，适用于对含有腐蚀性物质的盐卤水和其他含酸、碱性流体的流量测量。

目前盐卤水的流量测量采用常规流量仪表，如电磁流量计或自来水水表来测量，其中电磁流量计的结构由激磁线圈、铁芯、电极和测量导管组成。由于盐卤水中含有较强腐蚀性H₂S气体和氧离子以及钙、镁离子结垢，上述仪表用于盐卤水流量测量，它的不足之处是耐腐蚀、防结垢性能差，使用时间短（如自来水表用不了多长时间就损坏了）以及测量误差大的问题。

本发明的目的是提供一种耐腐蚀电远传高压流量计，本流量计具有测量精度高，使用时间长，自动显示、打印瞬时流量和累计流量的效果。

本发明耐腐蚀电远传高压流量计的构思（图1）是选用国内现有微处理机（含打印机）、CRT显示器和集成块电路作为本实用新型的基本元器件，应用这些元器件构思耐腐蚀电远传高压流量计，其构造主要由传感检测单元、讯号转换单元、微处理机系统和电源系统组成，即在壳体（11）内安装有导流盘（12），传感转轮（13）和支架（14）构成的传感检测单元，由它产生的流量采样电信号经远传导线（2）连接到集成块电路IC₂，光电隔离器G₀₁、G₀₂，电阻R₃₁～R₃₆构成的一次接口电路，然后进入微处理器（4），同时由集成块电路IC₃、IC₄和权位编码开关K₄₀₁～K₄₁₆、电阻R₄₀₁～R₄₁₆构成的误差修正电路，输入到微处理器（4）形成数值量子化变换，经变换后的数据信号输入连接到集成块电路IC₅～IC₉组成的二次接口电路，并把该电路信号输送连接到微处理机系统（7），进行微处理显示和打印的电原理电路，实现对高压流体管路中的流量进行微处理远距离自动测量。

一、传感检测单元

传感检测单元（1）是由图1的壳体（11），导流盘（12），传感转轮（13），支架（14）内密封安装UGV检测器（25）等构成的管件装置，由图2支架（14）支出于外壳（15），并连接远传导线（2），支架（14）与外壳（15）由密封圈（26）密封以防止壳体（11）内流体外泄。壳体（11）的两端采用法兰连接，可以方便地直接连入高压流体管路中，经测试能够承受6～10MPa的压力。

在盐卤水流量中，提高一次检测单元的耐腐蚀、防结垢能力是保证流量计使用精度，延长使用寿命的关键问题。为此，本流量计的传感检测单元壳体（11）选用能防止盐卤水腐蚀的金属材料按特殊浇铸工艺制作，在外壳（15）内壁粘接（热压成型或直接喷涂）有一层不超过3mm的耐腐蚀非金属内衬层（16），导流盘（12）和叶轮（17），中心轴（20）均采用耐腐蚀非金属材料或者轴（20）采用耐腐蚀不锈钢材料制作。对于测量段防结垢能力的设计是力求其横截面积相对稳定，为此，在传感转轮（13）的结构上力求使其产生结垢的同时也允许出现相应的冲刷、磨损，使因冲刷、磨损造成的横截面积增加量与因结垢造成的横截面积减少量相等，这样便达到了测量精度不受结垢的影响。在传感转轮（13）前方安装导流盘（12），以保持流过壳体（11）内的流体均匀作用于传感转轮（13），这样便大大增加了传感检测单元的使用周期，使它优于其它流量仪表。

传感转轮（13）是由图2的叶轮（17），屏蔽环（18），磁铁（19），轴（20），轴承（21），防护套（22），固定螺母（23），调节螺母（24）等传感部件组成。传感转轮安装在测流段管内中心位置，并由导流盘（12）和支架（14）支撑，其中叶轮（17）固定安装在轴（20）上，通过轴（20）嵌套连接在导流盘（12）上，由防护套（22）中的轴承（21）支承。调节螺母（24）达到调节轴（20）的轴向窜动间隙，使叶轮（17）的端面与防护套（22）的间距为0.5～3mm，以保持叶轮（17）沿轴心灵活转动，然后用固定螺母（23）将调节螺母（24）锁紧。在叶轮（17）靠近支架端嵌有永久磁铁（19），并在其边缘上安装有屏蔽环（18），以保持磁铁（19）的磁力线呈闭环状况。当流体介质在壳体（11）内流动时，使叶轮（17）按流体流动速率沿轴心转动，嵌在叶轮转鼓上的磁铁（19）也以相应的速度旋转，由此产生S、N极交替变换的磁场信号，并同时与相距10～30mm处的检测器（25）也同步产生感应电脉冲讯号。

检测器（25）由图3中的磁电转换装置UGN构成，它的磁通密度大于10MT，具有很好的磁电效应，并具有驱动功率大，且在6～24V的电源电压范围内能正常工作，其输出讯号的传输与电源电压成正比，当电源电压在24V时，输出讯号传输距离可达5KM以上，因此，具有远距离传输的特点，特别适用于盐业矿山采卤和盐卤输送的远传测量。此外，检测器（25）密封在支架（14）内，不直接与被测介质接触，因而实现了非接触式测量，可大大提高测量元件的使用寿命。

二、讯号转换单元

讯号转换单元由图1的一次接口电路（3）、微处理器（4）、误差修正电路（5）、二次接口电路（6）构成。它的作用是将远传导线（2）送来的流量采样电讯号按本测量系统固有修正规律进行数值量子化变换。由于采用微处理器自动数据处理，并按用户要求进行调整修正补偿量程误差和系统线性误差，因此，本流量计的测量精度大大高于其它常规流量仪表。其提高程序除决定于本讯号转换单元外，还主要决定于校正标准计量器具的精度。例如，若校正标准计量器具精度为0.2级时，本流量计的测量精度能够由用户调整修正后达到1.0级精度。

一次接口电路（3）由图4的集成电路IC₂、光电隔离器G₀₁、G₀₂、电阻R31～R36等构成。通过G₀₁、G₀₂对远传导线（2）送来的流量采样电讯号进行光电隔离，由此减少远传导线（2）分布参数L·C等对后继电路的影响，增强仪表抗干扰能力。IC₂将该采样讯号变换为计算机能识别的二进制数字信号送至微处理器（4）。

微处理器（4）和误差修正电路（5）组成本讯号转换单元，该组合单元具有优于0.1级的数据数值量子化变换的作用。误差修正电路（5）由图4的集成电路IC₃、IC₄，电阻R401～R416、二进制权位编码开关K401～K416等构成。当用校正标准计量器对本流量计校正时，将校正中获得的流量值与标准计量器的相对测量误差，按本测量系统固有数字模型求出其修正补偿系数，其转换比小于1，然后，通过二进制权位编码开关K401～K416向IC₃、IC₄送入相应的8421码的编码脉冲，即在相应开关K4i（i＝01～06）打向“ON”位置，这样，IC₃、IC₄便产生相应的数据信号送入微处理器（4），微处理器（4）根据一次接口电路（3）送来的采样讯号进行数值量子化变换。变换后的数据信号经由IC₅～IC₉构成二次接口电路（6）再送入上位微处理机系统。

三、微处理机系统

微处理机系统由图1的微处理机（7），键盘（8），CRT显示器（9）和打印机（10）构成，是对被测流体流量进行数据处理的装置。本系统的微处理机（7）的数据处理容量大，可按设定程序对一个或数十个被测单元的流量采样讯号进行自动数据处理，采用实时控制方式按设定程序对各检测单元送入的讯号进行集中控制，同时，可通过键盘实现计算机的人-机对话，随机地对各检测单元进行检测，并由CRT显示器（9）定时显示，打印机（10）按设定格式打印被检测单元的瞬时流量和累计流量（m³/n）。因此，本微处理机系统构成的耐腐蚀电远传高压流量计，特别适用于盐业矿山的中央控制室，对各卤井采输卤水的集中控制管理。

四、电源系统

电源系统的直流稳压电源电路将～220V电源经变压、整流、稳压后输出直流电源V₁～V₃。由稳压电源V₁经过图3中隔离二极管D₁提供直流电源V_CC;V₂经图3中隔离二极管D₆提供磁电转换装置UGN工作电源;V₃经图3中电阻R₁向E₁充电。由图3中高能镍铬电池E₁，555时基集成电路，隔离二极管D₁、D₂、D₄、D₆、D₇，整流二极管D₅、二极管D₃，电位器W，电阻R₁₀、R₁₁，电容C₄-C₆，隔离变压器B等构成电源变换电路，在交流电源停电时向磁电转换装置UGN提供工作电源。由图3中稳压电源V₃、电池E₁、E₂，隔离二极管D₁、D₂、D₇，集成电路IC₁，电阻R₂-R₉，电解电容C₃，三极管BG₁等元件构成停电自动保护供电电路和欠压自动复零电路，可在～220V电源停电12小时以内使本流量计保持正常工作。

本耐腐蚀电远传高压流量计的工作程序是：

1、将传感检测单元接入流体管线中，用远传导线（2）连接好本流量计。

2、开机，仪表处于工作阶段。

将本流量计接通～220V电源，电源系统输出直流电源V₁～V₃，供检测器（25）的工作电源和本流量计工作电源V_CC，电源即处于工作状态。

同时，V₃通过电阻R₁对电源E₁充电。

3、检测讯号的量子化

磁电转换装置UGN检测出的流量采样电讯号经远传导线（2）送入一次接口电路（3）后，通过光电隔离器G₀₁、G₀₂和电阻R₃₁～R₃₆构成的光电隔离电路后送入集成电路IC₂，由IC₂变为计算机识别的二进制数字信号送入微处理器（4）中，将对应于1的当量修正补偿系数，例如0·0917通过开关K_401～416送入集成电路IC₃、IC₄，即按二进制8421编码方式将相应的权位编码开关拨向“ON”位置;IC₃、IC₄输出相应的电信号，并送入微处理机（4），微处理机（4）即接此修正系数（0·0917）自动对IC₂送来的二进制采样讯号进行数值量子化修正变换，然后经集成电路IC₅～IC₉和内部相应地址总线，数据总线送入上位微处理机（7）中。

4、停电后的自动保护供电

当～220V电源停电以后，电源系统的直流稳压电源V₁～V₃无输出电压。电池E₁经二极管D₁提供V_CC电源，并由555时基电路提供磁电转换装置UGN工作电源（555电路输出电源经隔离变压器B，二极管D₄、D₅、电容C₆对UGN供电），电池E₂给IC₁提供V_CC电源。

本发明耐腐蚀电远传高压流量计的优点是：

1、传感检测单元选用耐腐蚀非金属材料构成，使流量计耐腐蚀防结垢能力高于其它常规流量仪表。具有使用时间长的优点。

2、本流量计的检测器采用高磁通密度的磁电转换装置，因此检测讯号的传输距离可达5KM以上，具有远距离测量的作用。

3、本流量计的检测元件UGN与被测流体之间采用了隔离保护措施，实现了流量测试的非接触式测量。

4、本流量计由于采用了固有的修正补偿电路，用户可以按标准计量器给定精度，进行调整修正补偿，并由微处理器自动进行修正补偿数据量子化变换，因而，本流量计的测量精度大大高于常规流量仪表。若标准计量器精度为0·2级时，本流量计的测量精度可由用户调整修正后达到1·0级。

5、本流量计采用了微处理机系统自动数据处理，可对一个或数十个流量检测讯号进行中央控制室的集中控制，实现了流量测量系统的网络化。

本流量计还具有操作简单、使用方便，稳定性好的特点。

图1是本发明耐腐蚀电远传高压流量计的结构方框图。

图2是本传感检测单元结构图。

图3是图1的电原理图。

图4是图1中导流盘（12）的结构图。

图5是图3中集成块LM324接线图，图6是图3中集成块LCB40106接线图，图7是图3中集成块74LS373接线图，图8是图3中集成块555接线图，图9是图3中集成块74LS02接线图。

图10是本发明耐腐蚀电远传高压流量计的外形图。

本发明耐腐蚀电远传高压流量计的实施例是：选用国内现有的集成块，如IC₁应用LM324，IC₂应用LCB40106、IC₃、IC₄，IC₅～IC₉应用74LS373、74LS02，以及集成块555，三极管BG₁应用S8050，光电隔离器G₀₁、G₀₂应用GO-203，微机采用MZ-731型，CRT显示器采用KDG-1000型，微处理器采用MCS-48型，电阻、电容如图3标示，并按图3的电路焊接安装。本流量计的操作方法是：

1、接通～220V电源，先开启图10中KDG-1000型显示器开关（27），再开启微处理机开关（28）和安装在显示器上本流量计电路电源开关（29）当显示器和微处理机电源开关接通后，本流量计微处理机监控程序即被调入随机存贮器，在显示器屏幕上显示提示符“MONITOR1Z-013A”和闪炽光标“丰丰”。

2、调入BAISC程序

按下键盘（8）中的“空白键”，显示器上即会出现“BISIC，INERPRER1I-013B V₁、OA……”和闪炽光标“丰丰”。

3、调入应用程序

将应用程序磁带送入微处理机（7）的磁带机（30）内，按键盘（8）的“REWIND”将磁带倒到起始位置，同时按下“SHIFT”和“F5”键，再按下“CR”键待显示器上出现“PLAY”显示后，再按下磁带上“PLAY”键，此时即会将应用程序送入微机内存贮，待显示器上出现“Ready”和“丰丰”光标后，应用程序输入完毕。

4、启动程序

按下键盘（8）上的“F1”键，微处理机（7）按设定格式打印记录表格的名称。待打印完毕后，显示器上会出现提示符“ENTERNOW TIME PLEASE！”。随后，将年、月、日和时、分、秒按顺序从键盘（8）上用“CR”键送入微处理机（7）中。

5、以上操作完毕，本流量计即投入运行，微处理机系统便自动按设定程序对流量检测信号自动数据处理和定时显示、打印被测流体的瞬时流量和累计流量。

Claims

1、一种耐腐蚀电远传高压流量计，由微处理器(机)、显示器和集成块电路组成，其特征是在壳体(11)内安装有导流盘(12)、传感转轮(13)和支架(14)构成的传感检测单元，由它产生的流量采样电讯号经远传导线(2)连接到集成块电路IC₂，光电隔离器G₀₁、G₀₂，电阻R₃₁～R₃₆构成的一次接口电路，然后进入微处理器(4)，同时由集成块电路IC₃、IC₄和权位编码开关K₄₀₁～K₄₁₆构成的误差修正电路，输入到微处理器(4)形成数值量子化变换，经变换后的数据信号输送连接到集成块电路IC₅～IC₉组成的二次接口电路，并把该电路的信号输送到微处理机系统(7)，进行自动显示和打印的电原理电路，以及由直流稳压电源输出V₂或E₁通过集成块555时基电路构成的电源变换电路，对磁电转换装置UGN提供6～24V电源，稳压电源输出V₁经隔离二极管D₁提供直流电源Vcc，稳压电源输出V₃经集成块IC₁电路提供的微处理器(4)的欠压自动复零电路。

2、根据权利要求1所述的流量计，其特征是安装在传感检测单元（1）中的传感转轮（13）内的叶轮（17）组装在轴（20）上，该轴并嵌套连接导流盘（12），由保护套（22）的轴承（21）支承，调节螺母（24）可使叶轮（17）端面与防护套的间距为0.5～3mm，固定螺母（23）将调节螺母（24）锁紧，在叶轮（17）靠近支架端嵌有永久磁铁（19），磁铁（19）的边缘上安装有屏蔽环（18），磁铁（19）与检测器（25）相距10～30mm。

3、根据权利要求1所述的流量计，其特征是壳体（11）用非金属浇铸制作，外壳（15）内壁粘接（直接喷涂或热压）有一层3mm的耐腐蚀非金属内衬层（16），导流盘（12）、叶轮（17）用非金属材料制作，轴（20）用非金属材料或不锈钢材料制作。

4、根据权利要求1所述的流量计，其特征是集成块IC₁应用LM324，IC₂应用LCB40106，IC₃、IC₄、IC₅～IC₉应用74LS373、74LS02，以及集成块555，光电隔离器G₀₁、G₀₂应用GO-203，微机采用MZ-73型，显示器采用KDG-1000型，微处理器采用MCS-48型组成本流量计电原理电路。